TW201802446A - 血液採集裝置、系統及其方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種用於採集血液樣本之裝置。該裝置係包括採集單元、至少一毛細管、真空連接器、及儲存單元。該採集單元具有用於接收血液樣本之頂窗、頂部表面、及與該頂窗連通之通道。該至少一毛細管係設置於該採集單元內且係具有鄰近於該採集單元之頂窗的頂端。該真空連接器從該採集單元延伸且連通於該通道，以藉由移除該通道內之空氣而提供負壓。該儲存單元係設置於該採集單元下方，以用於儲存該血液樣本。

Description

血液採集裝置、系統及其方法
本發明係關於血液採集及遞送系統，尤其是實施血液採集同時防止血液凝固之系統。
當前，已有許多用於從人體採集血液的方法。其中之一係使用針筒抽血。然而，此常用方法有一些缺陷。舉例而言，由於可能造成意外傷害，對於未經訓練之人員而言，使用針筒採集血液是具有高風險的。再者，在一些極端條件下，例如，在微重力環境中，並不適合使用傳統針筒抽血。
此外，由於對指尖血液之診斷需求，通常利用多種既有手段來遞送指尖血液。遞送指尖血液的主要挑戰之一是，指尖血液的量一般太少而無法遞送。毛細管最常被用於指尖血液遞送。即便如此，當需要更多之指尖血液時，將消耗更多的毛細管。此外，由於毛細管一般易碎，其可能在遞送過程中被損毀而造成樣本污染。
儘管既有方法業已作為用於血液採集之替代方案，一種能使任何人於任何地點，特別是在具有微重力之太空中心，進行抽血的易使用裝置是令人嚮往的。此外，一種更 加可靠的血液處理機構可用於將指尖血液遞送至檢測位置是令人滿意的。
本發明係提供一種用於採集血液樣本之裝置，其係包含毛細管及負壓環境，該毛細管藉由與穿刺部位之血滴接觸，以破壞該血滴之表面張力而避免血液凝固，從而可連續抽血。該負壓環境係促進該穿刺部位流血，故可於短時間內採集充分體積之血液樣本。
根據本發明之一方面，係提供一種用於採集血液樣本之裝置，該裝置係包含採集單元，其係包含用於接收血液樣本之頂窗、頂部表面、以及與該頂窗連通之通道；至少一毛細管，其係具有鄰近於該頂窗之頂端；真空連接器，其係自該採集單元延伸且連通於該通道，以藉由從該通道移除空氣而提供負壓；以及，儲存單元，其設置於該採集單元下方以用於儲存該血液樣本；其中，該至少一毛細管之頂端與該採集單元之該頂部表面之間的距離範圍為1.0mm至5.0mm。
本發明之另一方面係一種用於採集血液樣本之系統。該系統係包含卡匣及基座。該卡匣係包含採集單元及儲存單元，而該基座係包含壓力控制單元。該採集單元係包含用於接收血液樣本之頂窗、頂部表面、與該頂窗連通之通道、具有鄰近於該頂窗之頂端的至少一毛細管、以及自該採集單元延伸且連通於該通道之真空連接器。該至少一毛細管之該頂端與該採集單元之該頂部表面之間的距離 範圍為1.0mm至5.0mm。該儲存單元係設置於該採集單元下方以用於儲存該血液樣本。該壓力控制單元係包含通氣單元及真空單元，用於在該通道內產生交替性負壓。
此外，本發明進一步提供一種用於採集血液樣本之方法，係包含：設置採集單元，其係具有用於容納穿刺部位之頂窗、頂部表面、及連通於該頂窗之通道；設置至少一毛細管於該採集單元內，該至少一毛細管係具有鄰近於該頂窗之頂端，用於引導來自該穿刺部位之血滴流至該至少一毛細管內部或沿著該至少一毛細管流動，其中，該至少一毛細管之該頂端與該採集單元之該頂部表面之間的距離範圍為1.0mm至5.0mm；透過真空連接器自該通道移除空氣，以於該通道內產生負壓，以及，將該血液樣本儲存在設置於該採集單元下方之儲存單元內。
本發明之裝置、系統及方法之此等及其它特徵及優點係關於本發明之例示性實施例而揭示於下。
1‧‧‧採集單元
11‧‧‧支持件
12‧‧‧真空連接器
122‧‧‧隔板
13‧‧‧漏斗結構
131‧‧‧間隙
14‧‧‧毛細管
15‧‧‧墊體
16‧‧‧頂窗
162‧‧‧頂部表面
164‧‧‧底窗
17‧‧‧通氣連接器
18‧‧‧通道
2‧‧‧儲存單元
21‧‧‧感測器
22‧‧‧儲存通道
24‧‧‧針筒狀儲存單元
241‧‧‧帽蓋
242‧‧‧筒身
243‧‧‧塞子
244‧‧‧吸收性材料
3‧‧‧壓力控制單元
31‧‧‧真空單元
32‧‧‧通氣單元
4‧‧‧基座
41‧‧‧控制器
42‧‧‧電源
43‧‧‧穿刺機構
44‧‧‧壓縮單元
441‧‧‧通路
442‧‧‧氣囊
5‧‧‧血液樣本、血滴
6‧‧‧卡匣
A‧‧‧頂部表面與至少一毛細管之頂端間的距離
第1圖係說明本發明可於任何地點由任何人在各種條件下輕易地使用的概念圖；第2圖係說明根據本發明之第一實施例之用於採集血液樣本之裝置；第3圖係說明沿著第2圖之線a-a’的該裝置之等角視圖；第4圖係說明根據本發明之第一實施例之裝置之操作的橫截面圖； 第5A至5G圖係說明根據本發明之第二實施例之用於採集血液樣本之裝置的橫截面圖；第6圖係說明根據本發明之第三實施例之用於採集血液樣本之裝置的等角視圖；第7圖係說明根據本發明之第四實施例之用於採集血液樣本之裝置的局部透視圖；第8圖係說明根據本發明之第五實施例之用於採集血液樣本之裝置的橫截面圖；第9圖係說明用於採集血液樣本之系統的功能方塊圖；第10圖係說明根據本發明之第六實施例之用於採集血液樣本之系統的橫截面圖；以及第11圖係說明根據本發明之第七實施例之用於採集血液樣本之系統的橫截面圖。
提供下列具體實施例以說明本發明，彼等熟悉該領域者於閱讀本說明書之發明後可明顯地理解其優點及功效。
應理解，於本說明書及附隨圖式中所描述之結構、比例、尺寸等係僅揭露以配合本說明書之內容，以使彼等熟悉該領域者容易理解及閱讀，而非意圖將本發明限制於特定條件之中，亦不具有技術上之實質意向。對該結構之任何修飾、比例關係之改變、或尺寸之調整應包含於本說明書之揭露範疇內而不影響本說明書之可生產效能及可達成目標。相對關係的改變或調整而未實質上改變技術內容， 亦應認定為落入本發明可實施的範疇內。
第1圖所示為本發明之用途的概念圖。本發明可於任何地點由任何人在各種條件下輕易地使用。舉例而言，本發明可讓戰場上的士兵用於採集血液樣本(5)，以確認士兵是否受到生化攻擊，或讓宇航員在微重力環境中使用。此外，本發明可用於採集身處於遠離醫療機構的區域內之患者的血液樣本(5)以進行及時診斷。此外，本發明也可用於居家照護及實驗室使用等多種目的。
第2圖及第3圖係示意血液採集裝置之第一實施例。用於採集血液樣本(5)之該裝置係包含採集單元(1)及設置於該採集單元(1)下方之儲存單元(2)。該採集單元(1)的結構包含頂窗(16)、底窗(164)、及連通於與該頂窗(16)及該底窗(164)之通道(18)。該採集單元(1)具有置於該採集單元(1)內之毛細管(14)、以及從該採集單元(1)朝外延伸之真空連接器(12)。該採集單元(1)進一步包含支持件(11)，其係形成於該通道(18)之中心用以支持該毛細管(14)沿著該通道(18)之方向延伸。該採集單元(1)進一步包含位於該通道(18)內的漏斗結構(13)，其係用於將該血液樣本(5)導入該儲存單元(2)。該漏斗結構(13)與該毛細管(14)之間設置有間隙(131)。本實施例中之該儲存單元(2)係為安裝於該採集單元(1)之該底窗(164)的可拆卸式筒狀容器，用於儲存該血液樣本(5)。於此，該儲存單元(2)係包含管狀、罐狀、瓶狀、類似物或其任意組合。值得注意地，吸收性材料(244，見第10圖)可放置於該儲存單元(2)內部以吸收所採集之該血液 樣本(5)。
第4圖中，手指係經穿刺並置於該採集單元(1)之該頂窗(16)上。手指之穿刺部位可對準於該毛細管(14)之頂端，使得血滴(5)可輕易地從該穿刺部位釋放。彈性墊體(15)經適配而裝配於該採集單元(1)之頂部表面(162)之上以提供氣密條件以確保該通道(18)內負壓環境之產生。該墊體(15)亦可為加熱器或其類似物，以藉由維持該穿刺部位之位置溫暖而增加血流。值得注意地，於多種負壓下，經穿刺之指腹會部分地進入該頂窗(16)內。此外，該毛細管(14)的頂端與該採集單元(1)的頂部表面(162)之間的距離(A)範圍係在1.0mm至5.0mm之內，較佳地係1.5mm至4.5mm，更佳地係2.0mm至4.0mm。其中，所建議的該距離(A)係確保該血滴(5)接觸該毛細管(14)之頂端以更佳地釋放該血滴(5)。詳而言之，當血滴(5)接觸該毛細管(14)之頂端，血滴(5)之表面張力會被破壞從而使該血液(5)於該毛細管(14)內或沿著該毛細管(14)流入該儲存單元(2)。而血滴(5)若落入漏斗結構(13)中，該血滴(5)仍可藉由該毛細管(14)與該漏斗結構(13)之間的該間隙(131)流入該儲存單元(2)。該真空連接器(12)係連結至壓力控制單元(3)(示意於第9圖中)用於自該通道(18)移除空氣，以在該通道(18)內產生預設之交替性負壓。基於吾等之觀察，交替性負壓將會促進從穿刺部位抽取指尖血液。此外，在第一實施例中之該儲存單元(2)係可拆卸，用於遞送所採集之血液樣本(5)以用於後續檢查。
第5A圖係示意本發明之第二實施例，其中，為了容易地遞送並分配所採集之血液樣本(5)，儲存單元(2)(見第4圖)可變形為具有帽蓋(241)及筒身(242)之針筒狀儲存單元(24)。第5B圖及第5C圖係示意該第二實施例之另一變體。該針筒狀儲存單元(24)進一步包含用於栓塞該筒身(242)之開口的彈性塞子(243)，以避免該筒身(242)內之該血液樣本(5)被污染。在移除該帽蓋(241)之後，可將可變形之塞子(243)壓入該筒身(242)內，以便於分配該筒身(242)內之該血液樣本(5)。此外，第5D圖及第5E圖中示意之該帽蓋(241)可用作塞入該筒身(242)內之柱塞，以進一步壓抵該塞子(243)。第5F圖及第5G圖中，吸收性材料(244)係放置於該筒身(242)內部以吸收所採集之血液樣本(5)。
第6圖係示意本發明之第三實施例。因此，簡潔起見，該第三實施例之與第一實施例之彼等相似的元件及效果係被省略，而僅揭示不同之部分。本實施例中，漏斗結構(13，見第3圖)被略去，且提供兩個支持件(11)來保持毛細管(14)。通道(18)內設計之隔板(122)係用以避免所採集之血液樣本(5)經由真空連接器(12)而流向壓力控制單元(3，見第9圖)。
第7圖係示意本發明之第四實施例。單一之毛細管(14)經替換為多個毛細管(14)以形成毛細管(14)束。支持件(11)保持該毛細管(14)束。通道(18)係藉由該支持件(11)而區分為上部及下部。該支持件可替換為漏斗結構(13，示意於第3圖中)或類似物。該上部與下部係透過該毛細管(14)束連 通。真空連接器(12)係與該通道(18)之下部連通，同時，通氣連接器(17)係與該通道(18)之上部連通。該真空連接器(12)與該通氣連接器(17)兩者皆連接至壓力控制單元(3，示意於第9圖中)，該壓力控制單元(3)係包含真空單元(31)及通氣單元(32)(見第9圖)。該真空單元(31)係包含幫浦或其他機構，而該通氣單元(32)係包含閥或其他機構。當該真空單元(31)透過該真空連接器(12)移除空氣時，該通氣單元(32)經切換以在該通道(18)內部產生交替性負壓環境。詳而言之，係交替切換該通氣單元(32)以控制空氣流入該通道(18)之該上部，故被保留在該毛細管(14)束中之血液樣本(5)係藉由該上部與下部之間的壓力差而被驅使至儲存單元(2)。
第8圖中，係例示性說明本發明之第五實施例。因此，簡潔起見，該第五實施例之與第一實施例(第2圖至第4圖)之彼等相似的元件及效果係被省略，而僅揭示不同之部分。第8圖中，採集單元(1)與儲存單元(2)係整合於一個卡匣(6)內。本實施例(第8圖)之該採集單元(1)可變形為第三實施例(第6圖)之採集單元(1)、第四實施例(第7圖)之採集單元、類似物、或其任意組合。再者，本實施例之該儲存單元(2)，不可自該採集單元(1)拆卸，其包含儲存通道(22)、儲存槽、吸收性材料(244，見第10圖)、類似物、或其任意組合。
第9圖係示意血液採集系統之功能方塊圖，而第10圖係為示意該系統之第六實施例。該系統係包含卡匣(6) 及基座(4)(docking station)。該卡匣(6)係包含採集單元(1)及儲存單元(2)，其皆可自該基座(4)移除。本實施例之該採集單元(1)及該儲存單元(2)可變形為如第2圖至第7圖中示意之實施例、類似物、或其任意組合。該採集單元(1)係包含至少一毛細管(14)、真空連接器(12)、及墊體(15)。此外，該採集單元(1)進一步包含設置於鄰近頂窗(16)之穿刺機構(43)，其中，該穿刺機構(43)係包含用於穿刺手指之伸縮式尖端。再者，該儲存單元(2)係可自該採集單元(1)拆卸。該儲存單元(2)係包含管狀、罐狀、瓶狀、針筒狀儲存單元(24)、類似物、或其任意組合。廣汎地，吸收性材料(244)係置於該儲存單元(2)內部以吸收所採集之血液樣本(5)。
該基座(4)係包含壓力控制單元(3)。包含真空單元(31)及通氣單元(32)之該壓力控制單元(3)係與真空連接器(12)及通氣連接器(17)兩者連通，以產生交替性負壓。於此，該真空單元(31)可為用於移除通道(18)中之空氣的幫浦或類似物。該通氣單元(32)可為閥或類似物。
該基座(4)進一步包含控制器(41)及電源(42)。該控制器(41)係用來控制血液採集系統中之全部電子元件，特別是控制該壓力控制單元(3)以在該通道(18)內產生交替性負壓。
此外，基座(4)進一步包含至少一個感測器(21)以偵測所採集之血液樣本(5)的體積。該感測器(21)可為光學感測器、超音波感測器、濕度感測器、阻抗感測器、電容感測器、重量感測器、或所需任何可行之感測器。當該感測器 (21)偵測到充分體積的被採集之血液樣本(5)時，會關閉壓力控制單元(3)以停止在通道(18)內部產生負壓。
廣泛地，該基座(4)進一步包含壓縮單元(44)，用於擠壓指尖以自穿刺部位取得該血液樣本(5)(第10圖)。該壓縮單元(44)係包括位於採集單元(1)上方用以置放手指之通路(441)。該壓縮單元(44)亦包括沿著通路(441)配置之複數個氣囊(442)。該氣囊(442)係連接至壓力控制單元(3)，故該氣囊(442)將會被充氣以壓緊手指，從而加速自該穿刺部位之流血。該氣囊(442)可替換為，例如但不限於，偏心齒輪、充氣袋、或指夾。
第11圖係示意第七實施例，血液採集系統之變體。因此，簡潔起見，該第七實施例之與第六實施例(示意於第10圖中)之彼等相似的元件及效果係被省略，而僅揭示不同之部分。本實施例中，採集單元(1)與儲存單元(2)係不可分離。該儲存單元(2)係包含儲存通道(22)、儲存槽、吸收性材料(244)、類似物、或其任意組合。此外，至少一個感測器(21)被安裝於卡匣(6)內鄰近儲存單元(2)之處，係用來偵測所採集之血液樣本(5)的體積。
此外，本發明之用於採集血液樣本(5)的方法係如下所述。該方法係包括：藉由穿刺機構(43)(見第10圖)或傳統採血針於指腹上造成穿刺部位；設置頂窗(16)用於容納該穿刺部位；設置墊體(15)，以提供手指與採集單元(1)之間之緊密 接觸、或加熱該穿刺部位之位置；於該採集單元(1)內設置至少一毛細管(14)，該毛細管係具有鄰近該採集單元(1)之該頂窗(16)的頂端，使得來自該穿刺部位之血滴(5)流至該至少一毛細管(14)之內部或沿著該至少一毛細管(14)流動，其中，該至少一毛細管(14)之該頂端與該採集單元(1)之頂部表面(162)之間的距離(A，見第4圖)範圍為1.0mm至5.0mm，較佳地為1.5mm至4.5mm，更佳地為2.0mm至4.0mm；透過連接至壓力控制單元(3)之真空連接器(12)自通道(18)移除空氣以於該通道(18)(見第10圖)內產生負壓；經與通氣連接器(17)配合，前述負壓進一步被控制而產生交替性負壓，於此，該交替性負壓之範圍為-10kPa至-80kPa，較佳地為-20kPa至-60kPa，更佳地為-40kPa至-50kPa；設置位於該採集單元(1)上方的壓縮單元(44)，用於擠壓指尖以自該穿刺部位取得血液(5)；使用至少一感測器(21)結合控制負壓以採集特定體積之該血液(5)，其中，所採集之該血液(5)的體積係小於或等於1ml；以及將所採集之該血液(5)收集在儲存單元(2)內，於此，該儲存單元(2)(見第10圖及第11圖)中之該血液(5)可被遞送用於多種應用。
本發明業經使用例示性實施例揭示之，該等實施例係例示性說明本發明之原理及功效，但非欲限制本發明。於 不悖離本發明之精神及範疇的前提下，熟悉該領域之人士可對本發明作出多種改變及修飾。因此，本發明之權利保護範疇、要求應列述於文本中。因此，本發明之範疇應由後附之申請專利範圍所界定。
1‧‧‧採集單元
14‧‧‧毛細管
18‧‧‧通道
2‧‧‧儲存單元
5‧‧‧血液樣本、血滴

Claims (27)

  1. 一種用於採集血液樣本之裝置，係包括：採集單元，係包含：頂窗；頂部表面；與該頂窗連通之通道；至少一毛細管，其具有鄰近於該頂窗之頂端；其中，該至少一毛細管之該頂端與該採集單元之該頂部表面之間的距離範圍為1.0mm至5.0mm，以及與該通道連通之真空連接器；以及設置於該採集單元下方之儲存單元。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包括設置於該採集單元之該頂部表面上之墊體。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該採集單元進一步包括環繞該至少一毛細管之漏斗結構。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該採集單元進一步包括至少一支持件保持該至少一毛細管。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該至少一毛細管係替換為多個毛細管以形成毛細管束。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該真空連接器係包括在該採集單元內部且朝該儲存單元延伸之隔板。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該採集單元進一步包括通氣連接器，其係連通於該通道且連接至壓力控 制單元，以於該通道內產生交替性負壓。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該儲存單元包括管狀、罐狀、瓶狀、針筒狀儲存單元、類似物、或其任意組合，其可自該採集單元拆卸以用於遞送該血液樣本。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該儲存單元包括儲存通道、儲存槽、吸收性材料、類似物、或其任意組合，其不可自該採集單元拆卸。
  10. 一種用於採集血液樣本之系統，係包括：卡匣，其包括如申請專利範圍第1項之該採集單元及該儲存單元；以及基座，其包括壓力控制單元。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該卡匣係可自該系統移除。
  12. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該採集單元係進一步包括鄰近於該採集單元之該頂窗之穿刺機構。
  13. 如申請專利範圍第10項之系統，進一步包括設置於該採集單元之該頂部表面上之墊體。
  14. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該採集單元係進一步包括環繞該至少一毛細管之漏斗結構。
  15. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該至少一毛細管係替換為多個毛細管以形成毛細管束。
  16. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該真空連接器係包括在該採集單元內部且朝該儲存單元延伸之隔板。
  17. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該採集單元進一步包括通氣連接器，其係連通於該通道且連接至壓力控制單元，以於該通道內產生交替性負壓。
  18. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該儲存單元包括管狀、罐狀、瓶狀、針筒狀儲存單元、類似物、或其任意組合，其係可自該採集單元拆卸以用於遞送該血液樣本。
  19. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該儲存單元包括儲存通道、儲存槽、吸收性材料、類似物、或其任意組合，其不可自該採集單元拆卸。
  20. 如申請專利範圍第10項之系統，進一步包括經配置以偵測該血液樣本之體積的至少一感測器。
  21. 如申請專利範圍第10項之系統，進一步包括設置於該採集單元上方用於擠壓使用者之手指之壓縮單元。
  22. 一種採集血液樣本之方法，係包括：設置採集單元，其具有頂窗、頂部表面、以及與該頂窗連通之通道；設置至少一毛細管於該採集單元內，該至少一毛細管具有鄰近於該頂窗之頂端，用於引導來自該穿刺部位之血滴流至該至少一毛細管內部或沿著該毛細管流動，其中，該至少一毛細管之該頂端與該採集單元之該頂部表面之間的距離範圍為1.0mm至5.0mm；透過真空連接器自該通道移除空氣，以於該通道內產生負壓；以及 將該血液樣本儲存在設置於該採集單元下方的儲存單元內。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，進一步包括設置墊體於該採集單元之該頂部表面上，以用於緊密接觸或加熱該穿刺部位之位置。
  24. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該負壓之範圍為-10kPa至-80kPa。
  25. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，於該通道內產生該負壓係包括藉由透過通氣連接器將該通道與壓力控制單元連接而於該通道內產生交替性負壓。
  26. 如申請專利範圍第22項之方法，進一步包括使用至少一感測器結合控制該通道內之該負壓採集特定體積之血液樣本。
  27. 如申請專利範圍第22項之方法，進一步包括藉由設置於該採集單元上方之壓縮單元擠壓使用者之指尖，以從該穿刺部位取得該血液樣本。
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